O reino da comunicação das plantas, particularmente através de compostos transportados pelo ar, tem sido um assunto de interesse científico desde a década de 1980, com mais de 80 espécies de plantas exibindo este fenômeno. Um avanço recente vem de um estudo conduzido por pesquisadores japoneses, que utilizaram técnicas de imagem em tempo real para elucidar os mecanismos de como as plantas recebem e respondem a esses sinais aéreos.
No centro deste estudo estão Yuri Aratani e Takuya Uemura, biólogos moleculares da Universidade de Saitama no Japão, e sua equipe. Sua metodologia envolveu a transferência de compostos emitidos por plantas sob estresse – aquelas sofrendo danos de insetos ou ferimentos físicos – para plantas vizinhas, não danificadas. Essa transferência foi realizada usando um sistema de bomba. A ferramenta de observação escolhida pela equipe foi um microscópio de fluorescência, que permitiu monitorar as respostas dessas plantas receptoras.
Os sujeitos experimentais incluíram folhas de plantas de tomate e Arabidopsis thaliana – uma erva comum na família das mostardas – que foram submetidas a ataques de lagartas (Spodoptera litura). O foco, no entanto, estava em um segundo grupo de plantas de Arabidopsis que estavam intactas e livres de interferência de insetos. Essas plantas de Arabidopsis específicas não eram comuns; elas haviam sido geneticamente modificadas para conter um biossensor em suas células que emitia fluorescência verde em resposta ao influxo de íons de cálcio – um componente crucial de sinalização na comunicação celular tanto de plantas quanto de humanos.
Este estudo foi baseado em uma abordagem semelhante usada pela equipe em uma pesquisa do ano anterior sobre plantas de Mimosa pudica. Essas plantas são conhecidas por seus rápidos movimentos de folhas em resposta ao toque físico, um mecanismo de defesa contra predadores. O estudo anterior também se concentrou em visualizar sinais de cálcio, mas no contexto das respostas físicas das plantas ao toque.
No estudo atual, o foco mudou para visualizar as respostas das plantas a compostos voláteis. Esses compostos são liberados pelas plantas quase imediatamente após sofrerem ferimentos. A configuração, embora não replicasse as condições naturais exatamente, envolvia concentrar esses compostos em uma garrafa de plástico e bombeá-los para a planta receptora a uma taxa constante. Esse arranjo foi crucial para os pesquisadores identificarem e analisarem os compostos específicos na mistura emitida.
Os compostos transportados pelo ar em questão foram encontrados para desencadear uma resposta distinta nas plantas de Arabidopsis não danificadas. As plantas exibiram rajadas de sinalização de cálcio, que foram observadas como ondulações em suas folhas. Entre os compostos analisados, dois – Z-3-HAL e E-2-HAL – foram identificados como indutores de sinais de cálcio em Arabidopsis.
Investigações adicionais sobre quais células respondem primeiro a esses sinais de perigo levaram a equipe a engenheirar plantas de Arabidopsis com sensores fluorescentes em tipos específicos de células: células-guarda, células do mesofilo e células epidérmicas. Células-guarda, que são em forma de feijão e formam estômatos (pequenos poros para a entrada de CO2), responderam primeiro à exposição ao Z-3-HAL, seguidas pelas células do mesofilo – o tecido interno da folha. O estudo também observou que o pré-tratamento das plantas com um fitohormônio que fecha os estômatos reduziu significativamente a sinalização de cálcio, sugerindo um papel vital para os estômatos neste processo de comunicação.
Masatsugu Toyota, biólogo molecular na Universidade de Saitama e autor sênior do estudo, enfatizou a importância desta pesquisa ao revelar o processo intrincado de como e quando as plantas respondem a esses alertas aéreos. Esta descoberta lança luz sobre uma rede de comunicação anteriormente oculta entre as plantas, desempenhando um papel crucial em alertar as plantas vizinhas sobre ameaças iminentes de maneira oportuna.
Os resultados deste estudo foram publicados na Nature Communications.
